La ozono sluoksnis Tai daug daugiau nei terminas, kurį žiniasklaidoje atpažįstame kiekvieną rugsėjo 16-ąją, Tarptautinę Žemės išsaugojimo dieną. Šis nematomas skydas, esantis aukštai atmosferoje, atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį gyvybei Žemėje, nes filtruoja ir sumažina ultravioletinę spinduliuotę (UV-B) kuris sklinda iš Saulės. Be šio natūralaus barjero žmonija, laukinė gamta ir ekosistemos susidurtų su rimtomis sveikatos problemomis ir aplinkos disbalansu.
Nors dešimtmečius jo būklės blogėjimas kėlė didelį nerimą, ypač dėl garsiosios „ozono skylės“ virš Antarktidos, pastaraisiais metais ima sklisti gerų žinių. tarptautinės pastangos ir mokslinės iniciatyvos, yra laipsniško atsigavimo požymių. Tačiau kaip ozono sluoksnis iš tikrųjų evoliucionavo skirtinguose planetos regionuose? Su kokiais iššūkiais jis vis dar susiduria? Sužinokime, kaip šis apsauginis barjeras skiriasi visame pasaulyje ir kas jo laukia ateityje.
Kas yra ozono sluoksnis ir kodėl jis toks svarbus?
La ozono sluoksnis Tai stratosferos sritis, esanti 15–40 kilometrų aukštyje virš jūros lygio, kurioje ozono (dujų, sudarytų iš trijų deguonies atomų – O3) yra ypač didelės. Nors šios dujos sudaro tik apie 2–8 milijoninės dalys Toje atmosferos zonoje jos funkcija yra būtina gyvybei, kokią mes ją žinome.
Ozonas susidaro dėl Saulės ultravioletinių spindulių sukelta fotocheminė reakcijaIš esmės šviesos fotonai skaido deguonies molekules (O2) generuodami laisvus atomus, kurie vėliau jungiasi su kitomis deguonies molekulėmis ir sudaro ozoną (O3). Šis ciklas, žinomas kaip „Chapmano ciklas“, palaiko tam tikrą ozono pusiausvyrą stratosferoje.
Priežastis, kodėl tai taip svarbu, yra ta, kad sugeria kenksmingiausius ultravioletinių spindulių bangų ilgius, leisdamos pasiekti paviršių tik tiems, kurie būtini biologiniams procesams, tokiems kaip fotosintezė. Be ozono sluoksnio, padidėjęs UV spinduliavimas sukeltų Odos vėžys, katarakta, imuninės sistemos susilpnėjimas ir reikšmingų ekosistemų bei pasėlių pokyčių.
Ozono sluoksnio naikinimo procesas: priežastys ir pasekmės
Natūralią ozono sluoksnio pusiausvyrą gali gana lengvai sutrikdyti tam tikri veiksniai. sintetinių cheminių medžiagų, ypač chlorfluorangliavandeniliai (CFC), halonai, metilbromidas ir kiti chlorinti arba brominti junginiaiŠie junginiai, per pastarąjį šimtmetį patekę į atmosferą dėl žmogaus veiklos, yra ypač pavojingi, nes gali išlikti nepakitę metų metus, kol pasiekia stratosferą, kur saulės spinduliuotė juos suskaido ir išskiria. chloro ir bromo atomai.
Tokiomis sąlygomis kaip Antarkties žiemaEsant žemesnei nei -78°C temperatūrai, susidaro „poliariniai stratosferos debesys“. Juose CFC ir kiti halogeninti junginiai išskiria aktyvius chloro ir bromo atomus, kurie veikia kaip tikri ozono sluoksnio plėšrūnai: vienas chloro atomas gali sunaikinti iki 100.000 XNUMX ozono molekulių. Atėjus pirmiesiems pavasario spinduliams, reakcija suintensyvėja ir susidaro garsusis „poliarinis stratosferos debesis“. Antarkties ozono skylė.
Šis sunaikinimas kelia grėsmę ne tik žmonių sveikatai, bet ir Tai rimtai veikia pasėlius, vandens ir sausumos ekosistemasir netgi gali sutrikdyti biologinei įvairovei būtinas mitybos grandines.
Didžioji dalis ozono yra stratosferoje, tačiau apie 10 % jo yra troposferoje, kur jis, užuot apsaugojęs, yra pavojingas sveikatai ir yra viena iš problemų. fotocheminis smogasNorėdami geriau suprasti, kaip vyksta šis naikinimas ir kokių priemonių imtasi, kviečiame jus susipažinti su straipsnis apie ozono sluoksnio naikinimą.
Ozono sluoksnio palyginimas skirtinguose pasaulio regionuose
The regioniniai skirtumai Ozono sluoksnio nykimą lemia daug veiksnių: temperatūra, atmosferos dinamika, platuma, saulės aktyvumas ir agresyvių dujų koncentracija. Šių regioninių skirtumų analizė padeda suprasti tiek jo apsaugos, tiek atkūrimo keliamo iššūkio mastą ir sudėtingumą.
- Antarktida: Tai pati ikoniškiausia ir labiausiai nerimą kelianti vieta. Kiekvieną pietų pavasarį (nuo rugpjūčio iki spalio) atsiveria „ozono skylė“, kurios didžiausias mastas pasiekiamas nuo rugsėjo iki spalio pradžios. 2024 m. vidutinis dydis buvo apie 20 milijonų kvadratinių kilometrų, beveik tris kartus didesnis nei žemyninės Jungtinės Valstijos, nors tai buvo vienas mažiausių nuo 1992 m., po laipsniško atsigavimo, kurį paskatino Monrealio protokolas.
- Arktis: Nors ir ne taip dramatiškai kaip pietiniame pusrutulyje, pasitaiko ozono sluoksnio nykimo epizodų, susijusių su šaltomis žiemomis ir ypatingomis atmosferos sąlygomis. Kai kuriais metais, pavyzdžiui, 2020 m., buvo užfiksuotas rekordinis ozono sluoksnio mažėjimas, nors Arkties „skylė“ yra mažiau ilgalaikė ir didelė.
- Vidutinės platumos ir tropikai: Čia ozonas paprastai yra stabilesnis ir gausesnis, tačiau dėl taršos ir medžiagų pernašos iš poliarinių platumų, ypač virš didelių miestų, taip pat pastebėtas jo sumažėjimas.
Apskritai, Poliariniai regionai yra labiausiai pažeidžiami iki išeikvojimo, o vidutinėse platumose atsigavimas spartesnis, o Šiaurės pusrutulyje iki 2030 m. numatoma grįžti į priešindustrinį lygį.
Ozono skylė: istorinė evoliucija ir dabartinė būklė
La Visuotinis susirūpinimas dėl ozono skylės prasidėjo devintajame dešimtmetyje, kai britų mokslininkai išmatavo dramatišką ozono sluoksnio sumažėjimą virš Antarktidos. „Skylės“ vaizdas tapo simboliu, paskatinusiu tarptautinius veiksmus.
2000 m. skylės dydis pasiekė rekordinį lygį – beveik 29 milijonus kvadratinių kilometrų. Nuo to laiko stebimas lėtas, bet pastovus atsigavimas. NASA ir NOAA duomenimis, 2024 m. skylė buvo mažesnė nei 20 metų vidurkis ir užėmė septintąją vietą tarp mažiausių skylių nuo 1992 m.
Šis pagerėjimas yra dėl to, kad laipsniškas CFC ir kitų agresyvių cheminių medžiagų kiekio mažinimas, numatytas Monrealio protokoleNet ir tokiu atveju prireiks dešimtmečių, kad būtų sugrąžintos iki iki 1980 m. buvusios vertės: tikimasi, kad skylė virš Antarktidos visiškai išnyks iki 2060–2066 m., o kituose regionuose – anksčiau (2030–2050 m.).
Monrealio protokolo ir tarptautinio bendradarbiavimo esminis vaidmuo
El Monrealio protokolas Ji buvo pasirašyta 1987 m. ir buvo pirmoji pasaulinė aplinkosaugos sutartis, pasiekusi visuotinį ratifikavimą. Jos tikslas buvo Panaikinti ozono sluoksnį ardančių medžiagų gamybą, naudojimą ir išmetimą, pavyzdžiui, CFC, halonai, HCFC ir metilbromidas.
Protokolo sėkmė slypi tame, kad jis buvo pagrįstas tvirtų mokslinių įrodymų ir mechanizme bendradarbiavimas ir nuolatinis vertinimas tarp šalių ir mokslininkų. Tai ne tik apėmė laipsnišką kasdienių produktų pakeitimą, bet ir skatino inovacijas bei alternatyvių technologijų plėtrą.
2019 m Kigali pataisa, kuria išplėtė savo įsipareigojimą mažinti hidrofluorangliavandenilių (HFC) kiekį. Nors šios dujos tiesiogiai nesunaikina ozono sluoksnio, jos turi labai stiprų šiltnamio efektą ir gali prisidėti prie klimato kaitos.
Daugiau nei 99 % Protokole nurodytų medžiagų buvo pašalintos, nors kai kurios jų vis dar egzistuoja. Neteisėtų išmetamųjų teršalų kontrolės iššūkiai arba naujų junginių, nenumatytų pradinėje sutartyje, reguliavimas.
Poveikis sveikatai, žemės ūkiui ir ekosistemoms
A susilpnėjęs ozono sluoksnis leidžia patekti daugiau UV-B spinduliuotės, o tai sukelia rimtų pasekmių.
- Žmogaus sveikata: Ozono apsauga yra gyvybiškai svarbi norint sumažinti susirgimų skaičių odos vėžys, katarakta ir akių traumos, bei imuniteto silpnėjimasKai kuriuose tyrimuose apskaičiuota, kad Monrealio protokolas padėjo išvengti dviejų milijonų odos vėžio atvejų per metus ir kad iki 2030 m. 14 % mažesnis sergamumas palyginti su scenarijumi be priemonių.
- Ūkininkavimas: Ultravioletinei spinduliuotei jautrūs augalai patirtų didelę žalą, o tai paveiktų žemės ūkio produktyvumą ir aprūpinimą maistu.
- Ekosistemos: UV-B spinduliuotė sutrikdo fitoplanktoną, daugelio vandens mitybos grandinių pagrindą, ir kenkia sausumos bei jūros organizmams.
El ozono sluoksnio išsaugojimo nauda aplinkai ir socialinei būklei Tai neapskaičiuojama, nes tiesiogiai ir netiesiogiai veikia visas gyvybiškai svarbias Žemės sistemas.
Ozono monitoringo ir stebėjimo technologijos
El ozono sluoksnio stebėjimas Jis vykdomas per tarptautinį palydovų tinklą (pvz., NASA „Aura“, NOAA-20 ir NOAA-21, Suomijos AE) ir meteorologinius balionus, paleidžiamus iš poliarinių stočių, galinčius realiuoju laiku matuoti ozono koncentraciją skirtinguose aukščiuose.
Standartinis atskaitos parametras yra Dobsono vienetas, kuris matuoja ozono kiekį vertikaliame atmosferos stulpelyje. Prieš plačiai paplitusį ozono sluoksnio nykimą, ozono lygis virš Antarktidos svyravo apie 225 Dobsono vienetus. 2024 m. spalį žemiausias užfiksuotas lygis buvo 109 vienetai, vis dar toli nuo pradinio lygio. Norėdami sužinoti, kaip šis matavimas kinta, peržiūrėkite tai straipsnis apie atmosferos struktūrą.
Stebėjimai rodo, kad tendencija teigiama, tačiau atkūrimo procesas yra lėtas, nes CFC atmosferoje išlieka dešimtmečius, kol visiškai suskyla.
Dabartiniai ir būsimi ozono sluoksnio iššūkiai
Si bien la sveikimas progresuoja, ne viskas išspręsta. Jie išlieka naujos grėsmės ir iššūkiai:
- Kai kurie junginiai, kuriems netaikomas Protokolas, pvz. azoto oksidasir toliau prisideda prie ozono sluoksnio nykimo.
- El klimato kaita, dėl padidėjusio šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio ir atmosferos cirkuliacijos pokyčių, gali pakeisti stratosferos dinamiką ir paveikti su ozonu susijusius cheminius procesus.
- Egzistavimas išimtys ir leidžiami naudojimo būdai kenksmingų medžiagų, vis dar esančių kasdieniame gyvenime ir kai kuriose pramonės šakose, ypač besivystančiose šalyse.
- La atsakingas „ODS bankų“ naikinimas (ozono sluoksnį ardančios medžiagos) pasibaigus buitinių prietaisų ir šaldymo sistemų eksploatavimo laikui.
Ryšys tarp ozono ir klimato kaitos
Ozono sluoksnis ir klimato kaita yra labiau susiję, nei atrodo iš pirmo žvilgsnio.Daugelis ozoną naikinančių dujų taip pat yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Šių junginių kiekio sumažinimas pagal Monrealio protokolą padėjo išvengti reikšmingo pasaulinės temperatūros padidėjimo.
Tačiau kai kurios alternatyvos, pavyzdžiui, HFC, sukelia didelį šiltnamio efektą, todėl buvo priimti nauji reglamentai, pavyzdžiui, Kigalio pataisa.
Taip pat nerimaujama, kad klimato kaita galėtų paveikti ozono sluoksnio atsistatymą, pakeisdamas atmosferos cirkuliaciją ir stratosferos cheminę sudėtį, todėl mokslininkai ir toliau stebės šį poveikį.
Pamokos iš praeities: ozono sluoksnis kaip atskaitos taškas kitiems pasauliniams iššūkiams
La ozono sluoksnio atkūrimas Tai įkvepiantis pavyzdys, kaip mokslas, politika ir visuomenė gali bendradarbiauti. Problemos, susijusios su ribotu skaičiumi medžiagų ir sektorių, egzistavimas palengvino sutarimo pasiekimą. Visa tai buvo įmanoma mokslinių įrodymų, informuotumo didinimo kampanijų ir tarptautinio spaudimo dėka.